“小朋友，你知道为什么你的家乡马边县的大山像三明治一样一层一层地叠加吗？你想知道乐山恐龙的足印是什么形状吗？我来告诉你乐山在很久很久以前是什么样子的……”。4月21-22日，在四川省乐山市实验中学、在乐山市广场上，一群年轻的地学专业技术人员正在向学生和市民进行科普宣传，讲述地球故事。

为纪念第48个世界地球日，地调局环境监测院（国土资源部地质灾害应急技术指导中心）联合中央国家机关精神文明建设协调领导小组，国土资源部地质环境司，中国地质调查局科技外事部、直属机关党委，四川省地质矿产勘查开发局，乐山市人民政府，中国地质灾害防治工程行业协会，中国地质学会环境地质专业委员会，四川省地质环境监测总站等单位，开展“根在基层、情系民生”科普志愿服务活动。

在乐山市副秘书长张松林的主持下，中国地质环境监测院党委书记李文鹏，国土资源部地质环境司副司长胡杰，四川省地质矿产勘查开发局总工程师李树，乐山市副市长罗新礼、中国地质调查局直属机关党委副书记李帮、中央国家机关精神文明建设协调领导小组干部赵凌波向乐山市实验中学赠送了地质科普图书。

乐山市拥有丰富的地质遗迹景观，目前已有四川大渡河峡谷地质公园，并在积极创建以环崖丹霞景观为主的马边丹霞地质公园。李文鹏介绍说，地质遗迹是地球演化过程中形成、发展、保留下来的不可再生的地质自然资源，乐山地区地质遗迹丰富并具有特色，如何科学地认识、开发和保护地质遗迹，是当前面临的一个问题。

为此，本次活动以科普报告会和科普专题展览为主要形式，介绍地质灾害防治、地下水资源保护、矿山环境治理等地质环境知识，并首次将地质遗迹知识与地方地质环境相结合，倡导人们从地质美学的角度认识自己的家乡，认识生活的地球。在实验中学，旅游地学及自然生态学家李忠东为广大师生做了《认识我们的地球，认识我们的家乡》科普报告；在乐山广场，通过大屏幕滚动播放《地质灾害“五步避险法”》微视频；在展板旁，志愿者们通过《地质遗迹及其类型》、《丹霞地貌》、《四川马边丹霞地质公园》等宣传手册，向广大市民进行科普知识讲解。

乐山市实验中学初二学生高雅婷说，通过这次地球日的科普宣传活动，使自己对家乡有了全新的认识，自己今后将用更科学的目光去发现家乡的壮美，并希望以后多举办一些像这样既生动有趣又和自己息息相关的科普活动。

专家介绍，近年来社会公众对地质公园的关注度不断提升，但是人们对地质遗迹景观却缺乏科学性的认识，今后的地质环境科普工作要结合不同区域的地质景观特点，开展更具有针对性的科普工作，提升当地人民保护家乡、保护自然的意识。

10月15日，为纪念改革开放40周年，自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心根据《自然资源部办公厅关于开展离退休干部主题宣讲及征文活动的通知》精神，在宜昌基地开展主题宣讲活动，孟繁松研究员以《地质公园建设和促进旅游业大发展》为题进行主题讲座。 

孟繁松研究员以他退休后参与多个地质公园项目的亲身经历，结合自己的体会，从地质遗迹、地质公园建设、保护重要地质遗迹和保持优美生态环境等四个方面进行了宣讲。他说，地质遗迹也是一种自然资源、国家的宝贵财富，保护好既可以供人们研究，也可以通过适度开发供人们参观，为子孙后代造福。他指出，地质遗迹是不可再生的，人类为了生存所进行资源开发和利用是完全必要的，但是所有开发和利用都应当从整个自然界，尤其是地球环境的生态系统，加以全面地、科学地考虑，然后在保持自然环境、维护生态多样性的基础上，达到人和自然之间的协调。他深有感触地说，改革开放以来，特别是2000年以来，我国地质公园建设十分火热地发展起来。每当我们筹划地质公园建设和合理开发地质资源时，千万不要忘记保持优美的自然环境，把每项社会经济活动对自然资源的需求与生态环境的影响降低到最低限度，走一条科技含量高，经济效益好，环境污染少的新型工业化道路，使人们真正认识会到“绿水青山就是金山银山”。保护好地质遗迹资源不仅是政府及主管部门的事，也是每一个公民的义务。我们必须动员全社会的力量积极参与到这项工作中来，保护和珍惜这些一旦破坏就永远不可恢复的自然遗产，为子孙后代留下美好河山中的精华和珍宝。

主题宣讲活动受到广大离退休老同志热烈欢迎，引起了热烈讨论。

孟繁松研究员宣讲

宣讲现场

11月15-16日，中国地质学会水文地质专业委员会、地热专业委员会2016年年会暨地下水资源与地热资源可持续利用研讨会在浙江省杭州市召开。会议由中国地质学会水文地质专业委员会秘书长、水环所张兆吉副所长主持。

会议指出，地下水资源是赋存于地下的宝贵自然资源，又是生态环境体系中的关键因素。近20年来，地下水资源数量、质量、空间分布以及地下水系统的水文地质参数都发生了变化。合理开发利用地下水资源是我国实现经济社会可持续发展的重大战略问题之一。地热能作为可再生的战略性接替能源，在未来能源结构调整、保障国家能源安全方面具有不可替代的作用。同时，地热能在我国偏远地区地热发电、缓解北方雾霾、实现南方冬季供暖、促进东部发达地区优化能源消费结构和产业结构、贫困地区温泉经济发展等方面可以发挥巨大的作用。

会议建议，在“向地球深部进军”的背景下，水文地质工作者和地热工作者应把城市地下空间利用、深部含水层探测和地热能资源利用作为主攻方向，加强科技创新，努力在较短时间内使深部含水层探测、地热资源利用研究达到国际领先水平。

会议指出，“十三五”期间，将重点开展万米以浅地热资源探测重大科学技术研究；继续扩大浅层地温能调查评价范围；对京津冀地区的中低温地热资源、川藏青地区和东南沿海地区的高温地热资源进行勘查；开展重点地区干热岩调查；推动东南沿海、京津冀、西南经济区地热资源开发利用示范工程建设；配合有关部门制定相关法规，完善地热资源勘查开发技术标准，规范地热资源勘查开发行为，力争大幅提升我国地热资源开发规模和水平。

会议交流总结了近年来地下水资源、地热资源调查研究及开发利用的成果和经验，50位专家围绕地下水资源与地热资源可持续利用作了专题报告。

国土资源部地质环境司、中国地质调查局水环部、浙江省地质勘查局、浙江陆特能源科技有限公司，中国地质学会水文地质委员会地热地质专业委员会等单位相关领导出席会议，来自全国60家单位的近300名代表参加会议。

2018年1月23日召开的2018年全国地质调查工作会议指出，中国地质调查局2018年的重点工作任务之一是精心实施陆域清洁低碳能源五大地质科技攻坚战。中国地质调查局地学文献中心“地学情报综合研究与产品研发”二级项目围绕局重大需求，将对国外主要机构在地热相关领域的部署实施进行较为系统的归纳总结。本文重点介绍美国能源部地热技术办公室的地热工作进展。

地热能可以全天24小时提供清洁、可再生的能源，几乎不排放温室气体，且开发对环境的影响很小。该类清洁低碳能源不仅能用于供热和制冷，还能用于发电。

美国能源部地热技术办公室作为美国地热研发相关联邦投入的主要管理者，致力于与工业界、学术界和美国能源部国家实验室合作开展研究、开发和示范工作，建立创新型且具成本竞争力的技术和装备，促进美国地热产业的发展。该办公室近年获得的联邦预算逐年增加，从2014财年的约4500万美元增长至2017财年的近1亿美元（图1）。重点关注的领域包括：①水热型地热资源；②增强型地热系统；③低温和伴生型地热资源；④系统分析。具体工作目标包括：①促进传统水热型地热资源的增长；②促进增强型地热系统的商业化；③克服部署上遇到的技术问题；④获取其他经济附加值；⑤通过合作应对地下能源挑战。

促进传统水热型地热资源的增长方面，重点探索了针对具高温、足够渗透率和足够水流量的水热型地热资源的有利赋存区综合分析，以及比地热热泵和其他传统的直接利用系统埋藏更深、规模更大、效率更高的深部地热能直接利用。

促进增强型地热系统的商业化方面，重点实施了增强型地热系统合作实验室项目（EGS Collab）和地热能前沿观测研究计划（FORGE），分别开展实验室规模的科学理论研究以及场地规模的技术装备研发示范。

克服部署上遇到的技术问题方面，重点开展了适用于极高温地质条件的定向钻井系统、多分支井钻完井技术和固井所用水泥的研发，以及能更快、更准确地进行人工建造裂隙网络地下成像的“E4D-RT”工具。

获取其他经济附加值方面，重点研究了地热卤水中稀土、锂、锰等重要物质的回收，多种清洁能源综合利用发电，以及油田伴生型地热对油田废水的脱盐处理。

通过合作应对地下能源挑战方面，重点实施了地下技术和工程研发交叉合作团队（SubTER）研究计划，联合美国能源部有关办公室与私营企业、美国能源部国家实验室和学术界共同推进地下技术和工程的研究、开发和示范。

综上所述，美国在地热能勘查开发领域的联邦投入，在推进传统水热型地热资源的有利区优选和高效、规模化利用的同时，重点开展增强型地热系统在实验室规模和场地规模的科学理论研究和技术装备研发示范，以期通过提高地热资源勘查开发的经济和技术可行性，吸引私营企业的投入，为满足美国的能源需求提供丰富且可再生的能源来源。

美国能源部地热技术办公室重点关注领域的联邦财年预算变化（单位：万美元)

2017年，世界经济增长明显回升，发达经济体与包括新兴经济体在内的发展中国家经济增长同时提速。中国宏观经济运行总体平稳，保持了稳中有进、稳中向好的态势；供给侧结构性改革取得实质性进展，经济结构不断优化，新旧动能加快转换，质量效益有所提升；生态环境状况明显好转，大气、水、土壤污染防治行动成效明显。在我国经济发展由高速增长向高质量增长平稳过渡的形势下，资源环境需求结构持续优化，地质勘查工作保持了深度调整的态势，地质勘查业务在不断探索和拓展中积蓄增长的新动能。

宏观政策催化地勘持续调整

我国地质勘查行业自2013年进入调整下行阶段，2017年是进入萎缩期的第5个年头。随着国家资源环境需求结构的持续优化，矿产需求增速显著趋缓，环境保护需求显著增长，矿产资源勘查开采政策趋紧，生态文明建设力度明显加大。宏观管理政策对地质勘查影响日益显现，地质勘查工作的投资结构、专业结构与区域布局持续调整。

生态文明建设深入推进，矿产勘查开采管理政策趋紧

环境保护政策法规频繁出台，生态文明建设力度明显加大。2017年1月，国务院发布《全国国土规划纲要（2016~2030年）》，要求推进国土开发、保护和整治；2月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于划定并严守生态保护红线的若干意见》，明确要求划定生态保护红线，建立生态保护红线制度；7月，国务院新增17个国家级自然保护区，总数增至463个；9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化环境监测改革提高环境监测数据质量的意见》，提出建立环境监测数据质量保障责任体系。2016～2017年，中央环保督察完成了对全国31省份的全覆盖，大幅提升了地方政府生态环境保护的意识。

2006~2017年全国地质勘查投入变化

矿产勘查开发管理政策趋紧，探矿采矿活动约束加大。国土资源部发文启动各类保护区内矿业权清理工作。最高人民法院出台司法解释，强化自然保护区、风景名胜区、重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等区域内矿产资源勘查开采活动的法律约束。新疆、内蒙古、青海、湖南等越来越多的省份出台文件，稳妥推进自然保护区内的矿业权清退。随着矿产勘查开发相关生态环境保护政策的不断出台，越来越多国土空间突出生态功能，矿产勘查开采空间不断减少；生态环境保护要求逐渐提高，矿产勘查开采环境成本不断加大；生态环境监管要求日益严格，矿产勘查开采环境约束力度不断加大。

地质勘查投入继续下滑，资源与环境投入一降一升

2017年，我国地质勘查投入继续下行。初步统计，全年地质勘查投入197.78亿元，同比减少20%，降幅比2016年（24.6%）有所收窄。从本轮地质勘查周期来看，2017年地质勘查投入与2012年峰值相比下降了61.2%，相当于2007年的投入水平，接近或进入本轮周期的底部区间。这说明，经过过去几年供需调整和国家供给侧结构性改革，地质勘查结构性过剩的压力已大大缓解，地质勘查工作去产能的空间进一步缩小。

资源型地质勘查投入持续下滑，环境型地质勘查投入不断上升。全年矿产勘查投入119.00亿元，同比减少29.9%；水文地质、环境地质与地质灾害调查投入25.34亿元，同比增加0.8%。矿产勘查投入占比逐年下降，从2012年的81.2%降至2017年的60.2%，但仍然占据地质勘查工作的半壁江山。水文地质、环境地质和地质灾害调查投入占比持续上升，从2006年的3.0%升至2017年的12.8%。东部地区环境型地质勘查上升尤为明显，投入占比从2011年的12.7%快速增加到2017的33.3%，城市群环境地质综合调查、土地质量地球化学调查等工作明显加快。

企业投入持续低迷，中央、地方财政与社会资金三足鼎立

社会资金投入持续下滑。2012年之后，随着地质勘查行业的结构性调整与下行，社会资金对地质勘查前景持负面展望，从而导致对地质勘查投入不断下降。社会资金对地质勘查的投入从2012年293.37亿元的峰值逐年下降，年均下降24.2%，到2017年降至70.55亿元，不足峰值时的1/4。社会资金对地质勘查投入的下降主要体现为对矿产勘查投入的下降。矿产勘查社会资金投入从2012年高峰时的281.39亿元，大幅下降到2017年的62.23亿元，年均下降25.3%。

中央和地方财政投入稳定器作用凸显。从资金来源看，2017年中央财政58.65亿元，占总量的29.6%，同比减少7.2%；地方财政68.58亿元，占总量的34.7%，同比减少16.2%；社会资金70.55亿元，占总量的35.7%，同比减少31.2%。从变化趋势看，2013年以来，社会资金大幅下跌，中央财政和地方财政投入小幅调整，占比随着社会资金投入的下跌而不断上升，对于保障地质勘查工作的稳定性和连续性发挥了重要作用。

矿种勘查投入继续分化，战略新兴矿产和非常规能源关注度持续上升

从不同矿种来看，2012年以后各矿种勘查投入呈现出三种变化趋势：快速下滑、缓慢下行趋稳、稳定上升。

煤炭和铁矿等大宗矿种矿产勘查投入持续快速下滑。2012年煤炭勘查投入高达121.91亿元，远远超过其他矿种；2012年以后呈现断崖式下滑，到2016年降至17.47亿元，年均下降38.0%（如图）；2017年上半年同比下降35.0%。2012年铁矿勘查投入49.54亿元，之后呈现断崖式下滑，到2016年降至10.28亿元，年均下降32.3%；2017年上半年同比下降37.0%。

贵金属和有色金属矿产勘查投入呈缓慢下行趋稳的态势。与其他矿种不同，贵金属矿产勘查投入在2013年达到峰值72.17亿元，之后缓慢下降，到2016年降至37.72亿元，年均下降18.9%。有色金属矿产勘查投入在2012年达到峰值115.95亿元，之后缓慢下降，到2016年降至57.84亿元，年均下降15.2%。贵金属、有色金属矿产勘查投入年均降幅接近矿产勘查平均降幅。

战略新兴矿产和非常规能源矿产勘查投入稳定上升。2016年，稀有、稀土、稀散、石墨、金刚石等战略新兴矿产投资达7.53亿元，同比增71.4%；2017年上半年同比增加26.9%。

地质勘查区域格局保持稳定，服务重点区域作用提升

地质勘查投入区域格局总体稳定。2017年，西部地区地质勘查投入111.82亿元，占总投入的56.5%，自2008年以来一直保持在60%以上，是地质勘查投入的重点区域；其次是东部地区，占比15.2%，中部地区，占比15.0%；东北地区最低，占比7.8%。从各省情况来看，地质勘查投入由高到低排名前5位的依次为：新疆（36.02亿元）、内蒙古（14.88亿元）、云南（11.33亿元）、黑龙江（8.69亿元）、青海（8.49亿元）。

地质勘查服务京津冀协同发展、长江经济带发展、“一带一路”建设等重大区域发展战略深入实施。京津冀地质勘查投入占比不断增长，投入占比从2013年的3.7%增至2017年的4.8%；中央财政投入从2015年的1.3亿元增至2017年的2.6亿元，占地质调查总经费比例从1.7%增至4.0%。2017年4月，中共中央、国务院决定设立雄安新区以来，中国地质调查局和京津冀地质调查部门加大了对雄安新区的投入，采取有力措施提高新区的地质调查工作程度。长江经济带中央财政投入占地质调查总经费比例总体保持上升态势，从2015年的20.8%增至2017年的21.6%。以长三角、皖江经济带等重要经济区为重点开展地质环境综合调查，为优化国土空间格局和实施新型城镇化战略提供基础支撑。

2018：围绕国家新需求加快转型与发展

从全球来看，2017年全球矿产勘查市场触底回升，为我国矿产勘查市场的趋稳与回调创造了有利的外部环境。从国内来看，2017年采矿业利润总额实现大幅增长，有利于重塑投资者对矿产勘查业的信心；新时代经济社会发展和生态文明建设提出的新要求和新需求，推动地质勘查不断拓宽工作领域。但是，2018年财政政策优先确保重点领域和项目，地质勘查财政投入下行压力较大；目前已出台的相关管理政策效应或将集中显现，社会资金更倾向于持币观望。总体判断，2018年全国地质勘查工作将延续2017年的下行调整趋势，但地质勘查投入降幅将明显收窄，预计全年投入下降10%左右；地热、三稀等战略新兴矿种等矿产勘查进一步受到重视，城市地质、环境地质、地质灾害等面向生态文明建设的地质勘查将继续拓展。

管理政策效应或将集中显现，地勘市场趋稳内生动力增强

政府部门出台了一系列与矿产勘查开采相关的管理政策。2017年7月，国土资源部启动自然保护区矿业权清理工作。随后，各省纷纷出台文件对各类保护区矿业权进行清理和分类处置。总的基调是：加大生态敏感区环保力度，现有矿业权逐步退出；抬高矿业权登记门槛，自然保护区内不再新设矿业权。应当认识到，这些政策目前还是阶段性的，未来将会更加清晰：一是自然保护区数量可能还会增加；二是现有矿业权的退出政策可能会进一步细化。面对政策的不断收紧和矿业权退出标准的不确定，社会资金更倾向于持币观望，减少或暂停对矿产勘查的投入。2017年出现的矿产勘查投入与矿业市场及全球矿产勘查市场趋势“双偏离”现象在2018年可能会继续。随着政策的明朗和稳定，市场对矿产勘查的决定性作用将凸显，地勘市场趋稳内生动力增强。

一是矿产勘查投入可能将继续与矿业市场偏离。2016年初以来，标普全球金属价格指数由持续下行转变为震荡上行，特别是2016年下半年持续上涨，2017年上半年经历温和回调后又进入上行区间。上海有色金属价格指数经历了相似的上涨过程。受此影响，我国采矿业利润由降转升。2016年采矿业实现利润1825.2亿元，同比下降27.5%；2017年1～11月实现利润4434.0亿元，同比大增286.8%。矿产品价格上涨和采矿业利润上升的行情没能传导至上游的矿产勘查。矿产勘查投入2016年下跌29.3%，2017年又下跌29.9%。在矿产品价格上涨一年半之后，矿产勘查投入仍然在下行，表现为与国内矿业市场趋势的“偏离”。

二是矿产勘查投入可能将继续与全球矿产勘查市场偏离。2006年之后全球矿产勘查投入出现快速增长，到2012年达到205.26亿美元峰值，年均增长30.4%；2012年以后开始大幅下跌，到2016年年均降幅达23.8%。我国矿产勘查投入变化与全球走势基本同步，2006年～2012年矿产勘查投入快速上升，年均增长44.7%；2012年之后勘查投入开始下滑，到2016年年均降幅14.4%。但是，2017年全球矿产勘查投入同比上升14%，矿产勘查市场实现触底回升；而我国矿产勘查投入继续下行，且降幅有所扩大，表现为与全球矿产勘查市场趋势的“偏离”。

不同矿种需求增长出现分化，地勘市场随之继续分化

2014年之后，我国矿产资源消费总量增长出现转折性变化，增速由过去的快速增长转变为缓慢增长，并存在高位趋稳的倾向。

一是消费量在10亿吨级的煤炭、铁矿石、水泥等矿产品消费量先后到达峰值并出现微降。煤炭消费量于2013年达到峰值28.1亿吨标准煤；2013年以后逐年降低。铁矿石消费量在2014年达到峰值，2015年～2016年平均比峰值降低2.1%。水泥消费量在2014年达到峰值，2015年～2016年平均比峰值降低4.1%。

二是铝、铜、金等多数有色金属与贵金属消费量增速放缓。原铝消费量2002年～2014年均增长17.6%；2015年～2016年增速分别放缓至14.2%、2.7%。精铜消费量2000年～2014年均增长15.0%；2015年～2016年增速分别放缓至0.5%、2.8%。黄金消费量2013年达到高点1176.4吨，2014年～2016年在970吨上下波动。

三是油气矿产与消费量在万吨级及以下的战略新兴矿产消费量继续保持增长的趋势。石油和天然气消费量保持不断增长的态势，石油和天然气年均增长分别为4.8%、9.1%。稀土、锂、铍、锆、铟、铼、锗、镓等战略新兴矿产消费量快速增长。

随着不同矿种需求增长的分化，不同矿种勘查投入变化也将出现分化：持续下行、波动趋稳或继续上行。

广义环境地质加快拓展，城市、地热地质等成为新增长点

贯彻落实“十九大”对地质工作提出的新要求，满足经济社会发展和生态文明建设的新需求，地质工作将发生重大转变。

一是服务新型城镇化建设，城市地质、地热地质等将得到快速发展。全国城市地质工作会议明确了今后一段时期的目标任务：2020年之前，完成100个地级以上城市1∶5万基础性综合地质填图；到2025年，完成338个地级以上城市1∶5万基础性综合地质填图。地热作为绿色、清洁、安全、可再生的清洁能源日益受到关注。中国地质调查局将“京津冀协同发展区地热资源调查评价”列为科技攻坚战之一，重点推进雄安新区、北京通州、天津东丽地区等地热调查，为地热规模化、可持续高效利用提供支撑。

二是服务环境污染治理，水土污染调查与治理将加大力度。污染防治是中央确定的2018年三大攻坚战之一，实现污染物排放大幅减少和生态环境质量总体改善，对土壤污染、地下水污染调查等提出了迫切需求。绿色矿山建设，要求全面加强矿山地质环境治理恢复和矿区土地复垦，实施矿山复绿行动。

三是服务民生与乡村振兴，农业地质、土地质量、地质灾害调查等将受到关注。服务于“精准扶贫脱贫”和乡村振兴，需要围绕满足居民生产生活用水开展水文地质调查评价，围绕农业生产和种植结构调整开展农业地质调查，围绕食品安全开展耕地污染调查，围绕地质灾害防治开展地质灾害调查评价。

对策与建议

明确矿产勘查准入与退出政策，加强矿产勘查市场体制机制建设。在矿产品价格持续上涨和采矿业利润大幅回升的背景下，2016年与2017年矿产勘查投入连续大幅下降，在一定程度上与相关管理政策收紧与矿业权人权益保障有关，也与矿产勘查市场体制机制建设滞后有关。我国矿产勘查市场主体成熟度低、融资渠道单一、风险抵御能力低等问题突出。需要从国家层面着力推进矿业权管理政策的调整，加强矿业权人合法权益的保护。

加大水工环地质调查财政资金投入，稳定地质勘查财政资金来源。在中央和地方财政大幅减少矿产地质调查投入的同时，水工环和基础地质调查投入并没有得到相应增加。水工环和基础地质调查更多地为公益性地质工作，主要依赖财政投入。在社会投入大幅萎缩的形势下，中央和地方财政对保障地质勘查工作的稳定性和连续性显得尤为重要。保持中央财政投资不减，带动地方财政稳定投资水平，有序推进基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作。

加强深部矿产资源勘查技术攻关。随着地质找矿工作的进行，近地表、出露区矿产资源找矿空间不断缩小，未来几年国土资源系统将深入实施“三深一土”科技创新战略，不断加大向深部进军的力度。深部矿产勘探存在诸多技术难题，亟需研发深部探测的方法、技术与设备。

“锂”从山中来，仗剑走天涯

 邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

1.“锂”的家族群

1）锂（Li）

锂的克拉克值为30ppm，是较分散而又广泛分布的元素，主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中；花岗岩中含量最高，其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

目前，已知含锂的矿物有150多种，呈独立矿物形式的有30多种，主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

锂辉石，化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右；晶体呈柱状、板状、针状，颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色；条痕白色；摩式硬度6.5-7；比重3.03-3.22。

含锂矿物特征

2）铍（Be）

铍的克拉克值为6ppm，为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高，在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中，经常固结集中在岩石圈最上部，在地壳深部含量减少。

世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种，常见的矿物约有40多种，主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石（似晶石）、羟硅铍石、金绿宝石（铍尖晶石）和日光榴石。

绿柱石，化学成分Be3Al2[Si6O18]，一般BeO含量13%左右；晶体一般呈柱状，呈绿色、黄色、浅蓝色、红色；条痕白色；玻璃光泽或树脂光泽；性脆；硬度7.5-8；比重2.65-2.91。

含铍矿物

3）铌（Nb）和钽（Ta）

铌和钽的原子构造类似，因此，两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生，在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集，与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

铌在地壳中的丰度为3.2ppm，钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同，铌开始早、收敛晚，钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多，分布广；而钽的变种少，分布不广。目前，已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种，常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色，半金属光泽、油脂光泽，少数为金刚光泽；比重大，因此可用重选方式得以富集；化学成分极为复杂。

含铌钽矿物

4）铷（Rb）和铯（Cs）

铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物，呈分散状态，常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石（天河石）中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种，但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外，铯还分散在其他矿物中，如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

含铷铯矿物

铯榴石，化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右，晶体往往呈立方体、粒状及致密块状，无解理；颜色为无色、白色，有时带灰、粉红、浅紫等色颜色；性脆，硬度6.5-7；比重2.67-3.03。

2.“锂”从哪里来

1）传统矿山

在您印象中矿山是什么样的？答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房，艰苦的条件，又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢，像这样又或许是那样……

2）绿色矿山

随着时代的发展和绿色矿山建设的推进，如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房，一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产，循环用水，大家再也不用担心环境污染了！

3）“石头”变“电池”

石头是如何变为电池的呢？锂辉石矿经过采矿进入选矿厂，选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物，含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品，再由产业部门深加工，最终脱胎换骨成为电池。

3.崭新“锂”程

1） 锂之应用——走入寻常百姓家，健康美好新生活

随着科技的快速迭代升级，锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用，寿命比原来提高了4倍以上，让驾车出行更加安心；锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭，成为城市代步、环保出行的首选之一；锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用，为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性；锂的应用在家中随处可见，它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

厨房里，添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品，可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”，防止西红柿腐烂和小麦锈穗病，让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用，不仅可以强身健体，还能防治疾病，是人体健康的“守护者”。国外研究发现，锂与阿尔茨海默病存在关联，一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中，从交通工具到健康护理，锂的应用遍布我们生活的每个角落，改写了每一个人的生活方式。

新世纪崭新的“锂”程指日可待。

2） 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

铍，是仅次于锂的轻金属，主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域，是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前，世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金，到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

①提高X射线成像效果

因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗，又可以实现对X射线的高度透明，铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线，同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

②使低辐射成为可能

铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率，使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现，治愈乳腺癌成为可能。

③改善X射线光管强度和稳定性

作为成像技术的前端科技，铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

④光学激光器的小型化

使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

⑤简化外科手术

铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险，同时加快了愈合和恢复的过程。

⑥分析血液

铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中，给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

3） 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

铌行业全球市场集中度非常高，目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN)，占据全球市场80%-85%的产量，主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营，是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业，对铌价格的走势具有较强的影响力，控制着全球铌产品扩产计划的进度。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料之一。

2019年，材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带，电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。业内表示，导电材料是电子工业的基础，现在最主要的材料是铜，已经大规模运用于晶体管的互连导线。

4）钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

钽作为一种金属材料，具有优异的力学性能和抗疲劳特性，因此被广泛应用于医学领域，尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织，起到承重作用，目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时，具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此，它比传统金属材料的人工置入物更具有优势，在医学领域的发展前景十分广泛。

研究和临床应用表明，多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能，运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好，骨性生物固定优良。未来，利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术，将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

不仅如此，将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域，但是由于缺乏生物相容性，不能将其优点很好地应用在临床。为此，科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面，使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床，并取得显著疗效。

5）铷之应用——超视距精确授时，极佳光电传感器件制造

全球独立铷矿床非常少，下游应用供应链受限，已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素，其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

铷因其极佳的光电效应，在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道，太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池，为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触，研究小组在它们之间添加了一层铷原子，团队让电池的峰值效率达到24.16%。

铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来，基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广，为医院提供标准的网络时间统计信息服务，也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器，较大程度地改善了全区医疗机构网络系统，包括：医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性，充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动（AF）是一种导致心率异常的疾病，发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前，常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究，科学家利用原子磁强计，通过基于铷的量子传感器接受信号，成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像，可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像，且灵敏度较传统技术提高了50倍，为房颤的快速临床诊断带来了希望。

固体废弃物如何变身宝藏？

邓杰 邓善芝

几个世纪以来，人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后，生物科技与产业革命的迅速发展，使人们对能源和矿石的需求量激增。同时，为满足迅速增长的社会需求，各行各业纷纷扩能扩产。2012年，国际民间组织“全球足迹网络”（GFN）及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态，已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算，约从1970年起，人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看，几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

资源过度开采和废弃物的无节制排放，造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视，环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下，尽可能保护和改善环境，寻求资源环境和谐发展的解决方案，成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率，资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

在资源开发利用及使用消费过程中，不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等，比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物，氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等，这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源，将其直接排放到环境中，不仅会造成大量的宝贵资源白白流失，还会影响耕地质量、污染空气和水源，破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中，针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用，使其重新资源化，从而最大限度地实现现有资源的高效利用，可以称之为资源的综合利用。

如何实现资源的综合利用？现阶段，资源的综合利用主要从三方面开展：

一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”，它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土，过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说：“世上没有废物，只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多，除了传统的利用途径，如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明，煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如，煤矸石经处理后可以作为橡胶填料，获得与炭黑相当的补强效果；还可以制备聚硅酸铝铁，用于处理造纸综合废水等；此外，煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

二、对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

除矿石中的伴生资源外，矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例，研究表明，铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外，还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等，并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用，实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2，且包含大量钙、镁等元素的氧化物，和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁，能够有效解决成本和能耗问题。

三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

除开展矿山资源的综合利用之外，再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国，然而近些年随着人口红利日益消失，以及环保成本的不断抬升，我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下，大力发展再生资源回收利用产业，具有积极重要的战略性意义。

现阶段，资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长，人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来，资源综合利用方法和途径会越来越多，资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

带你了解这朵“云”——地质云

戴新宇

“地质云1.0”闪亮登场，魅力初现

“地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统，集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身，面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出，2017年11月6日，“地质云1.0”闪亮登场，迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

“地质云1.0”刚上线运行，就受到地质调查科技工作者的青睐，局系统内外正式用户达4000多人，日均访问量突破6000次，在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如，在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后，“地质云”首次启动了应急服务工作机制，在2小时内线下完成震区地质图数据制作，仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料，以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问，“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰，为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

“地质云2.0”华丽转身，飒爽英姿

在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上，“地质云2.0”宣布正式上线，完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级，完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发，通过数据资源整合和信息系统集成，全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力，及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求，以信息化带动地质调查现代化。

“地质云3.0”鲲鹏展翅，大展宏图

“地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此，地质云研发团队的科研人员做足了功课，全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑，建成分布式地质大数据中心，并在以下九个方面提供全方位综合地质服务：

一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统，初步实现在线化调查，构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源，精准开发地质信息系列产品，提供地质信息专题服务，提升“地质云”服务门户访问便捷性，加快构建地质信息共建共享云生态，基本实现在线化服务，显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统，完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统，强化在线化管理，支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公，支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破，示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系，更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施，建实地质调查基础设施与网络安全体系，保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系，支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作，提升中国地质调查局在国内外的影响力。

这就是中国地质调查局功能强大的地质云（Geocloud）！神奇的地质云（Geocloud）！

土壤资源的前世今生

郭俊刚 赵恒勤

前世

你可知道，松林下松软芬芳的泥土和坚硬巨大的岩石原来是一样的呢。大自然鬼斧神工，又历经数亿年，悄然将坚硬的岩石变成了肥沃的土壤。

早在几十亿年前，地球的表面都是岩石。地壳表面裸露的岩石，受到风力和水力的侵蚀，在物理、化学、生物、气候等多种因素综合作用下，逐渐被破碎和分解。山一样大的石头变成了小块，小块又变成了细粒。在岩石由大变小、由粗变细的过程中，不仅仅是个头变化了，同时岩石也变成了一种叫“成土母质”的物质，这个过程就叫作风化。要注意的是成土母质还不是土壤。时间又过了数亿年，成土母质在水、空气、腐殖质和微生物的帮助下，逐步形成真正的土壤。成土母质的性质决定了土壤的类别，所以在我国有东北的黑土地，有西北的黄土高原，有云贵川的红土，还有中原的棕色土壤。土壤的垂直剖面从下往上通常可划分为“土壤母质层”“底土”和“表土”三个部分，其中“表土”和“底土”合称为“土体”，是土壤的主要部分，土壤的顶部则是由动植物残体腐烂转化而成的“腐殖质层”。大自然需要300年到1000年的时间才能形成大约2.5厘米厚的土壤。

今生

时间来到了人类文明，人类利用和改造世界的能力不断增强，对矿产资源的大规模开发利用，也对土地资源造成了伤害，土壤环境严重恶化，已经威胁到人类的生存与发展。

一、土地的压占和破坏

根据有关部门测算，至2009年底，全国有1亿多亩历史遗留工矿废弃地尚未复垦。在全国11.23万座矿山的开采活动中，每年约有300万亩土地遭受毁损。在新增被损毁的土地之中，耕地或其他农用地高达60%以上。耕地的减少，导致失地农民的增多，土地利用效率降低，生态环境恶化，对社会经济的可持续发展造成严重影响。

二、土壤污染

土壤污染包括矿产资源开发利用造成的土壤酸化和土壤重金属污染。

土壤酸化是指酸性物质使土壤变酸的过程。一部分是矿物开采过程中，硫化矿床从地下开采到地表后，矿石中的硫元素会转化为硫酸根离子，硫酸根离子随同降雨、地表径流等水体进入土壤，导致土壤酸化；另一部分是在矿物加工利用过程中，如煤炭燃烧所产生的二氧化硫、氮氧化物等大量酸性气体，进入大气后遇水形成酸雨，使土壤环境被酸化。

随着矿产资源的开发利用，进入到土壤中的铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等重金属超出土壤承载能力，影响植物正常生长，诱发植物发生病变甚至死亡，也会在植物体表或体内积累，通过食物链进入人体，诱发人类的疾病。

未来

伴随着“绿水青山就是金山银山”号角的吹响，我们必须采取一定的措施，将矿产资源开发利用对环境造成的损害降到最低。通过矿山土地复垦，增加可耕地数量，提高土地质量，改善生态环境；通过开采工艺的改进，充分利用采空区和废弃巷道，减少地表塌陷和废石排放；通过生产设备和生产工艺的改进和优化，实现对矿产资源的高效节约集约利用，减少废弃物排放。

目前，已经涌现出一些重金属修复技术，比如利用钝化剂使重金属的形态趋于稳定，利用超富集作用的植物吸收土壤中的重金属。重要地块被污染又不易治理的话，直接给土壤搬个家，将污染土壤移走，将清洁土壤移来。

土壤是我们人类赖以生存的资源，要把生态文明理念贯穿到整个土地资源和矿产资源的开发利用过程中不仅要注重土地数量的保持，还要注重土地利用质量的提升，实现经济效益、生态效益和社会效益的统一。

宜兴保磷矿基地选矿厂实现零排放

周文雅 吕振福

磷矿是地球上不可再生的非金属矿产资源，是一种重要的化工矿物原料，是保证粮食安全不可替代的矿产资源。

根据《全国矿产资源规划（2016—2020年）》，我国规划有3个磷矿资源基地：滇中、贵州开阳-瓮福、湖北宜兴保。中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所46种重要矿产资源开发利用水平调查项目组2019年奔赴湖北宜兴保磷矿基地进行开发利用水平调查，考察基地内资源的可持续保障情况、开采选别技术水平、尾矿废石的排放情况。

2018年全国共有磷矿采矿权证288个，湖北宜兴保磷矿资源基地有磷矿采矿权证62个。磷矿是湖北在全国最具比较优势的矿种，查明资源储量74.96亿吨，位居全国第一。为了提高生产效率和产品质量，大部分企业都会优先使用高品位磷矿，以避免不必要的原材料消耗、减少产生的废渣、提高磷矿的利用率。中低品位的磷矿石一般要通过一些特定的选矿技术，得到磷含量较高的精矿，才能用于后续的生产。宜昌的磷矿资源具有明显的夹层结构，中层为富矿，上下两层均为贫矿。特殊的矿层结构加上历史原因，宜昌当地采富弃贫的现象普遍。

湖北省磷矿资源管理暂行办法要求对磷矿必须“全层开采，全部入选”；对开采规模实行总量控制；对磷矿石(粉)实行凭准运单运输的准运制度；逐步重组和关闭生产能力在 15 万吨/年以下的磷矿企业，提升资源利用水平。宜昌市继续减少磷矿石开采计划，2018年在1300万吨的基础上又缩减了300 万吨。一系列措施，有效保障了湖北磷矿资源的可持续发展。

2018年，湖北宜兴保磷矿基地内磷矿企业有62家，在产企业54家，均采用地下开采，运营期间采掘废石不出坑，回填采空区，既可降低采空区上方的开裂、沉降变形，又防止固体废弃物对环境的污染。由于基地磷矿实行开采总量控制，基地内总设计采矿能力3212.5万吨，实际采出矿石1440.795万吨，平均采矿产能利用率46.02 %。

湖北宜兴保磷矿基地选矿厂普遍采用重介质旋流器进行磷矿选别。磷矿原矿破碎后进入重介质旋流器，品位高的磷矿颗粒在旋流器中下沉，成为精矿产品；品位低的磷矿颗粒在旋流器中上浮，随溢流水排出，成为尾矿产品。所有生产废水净化后全部循环使用，完全实现零排放。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿废石70.94万吨，年利用磷矿废石95.87万吨，磷矿废石累计积存量为194.26万吨，2018年磷矿废石利用率为135.14% 。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿尾矿41.32万吨，年利用磷矿尾矿37.32万吨，平均磷矿尾矿利用率为90.32 %，累计磷矿尾矿积存量为95.89万吨。

磷矿属于不可再生资源，缺乏相应的替代品种，被列为我国重要的战略资源，在国家粮食生产安全中占有极其重要的地位。湖北宜兴保磷矿资源基地资源储量大，2016年湖北远安发现一特大型磷矿床，初步探明储量达4.29亿吨，是我国首次发现的单一矿区最大规模磷矿，后备资源丰富。湖北对磷矿实行开采总量控制性管理，可有效保障我国未来磷的供应能力，保障我国粮食安全，助力中国磷业发展。

材料界的“百变星君”——石墨

郭理想 张然 刘磊

地球上的碳分布非常广泛，既可以分布于地壳表层，又可以存在于地壳深部甚至是地球内部更深处的地幔中。此外，碳还是地球上生物体的基本组成元素之一。同时，其存在的状态也很多样，氧化态、还原态以及单质形式的碳均能在各种自然和人为环境中存在。截至目前，自然界中已发现的由碳单质构成的物质有三种：第一种是价值斐然、人尽皆知的钻石，第二种是与我们的日常生活密切相关的石墨，第三种是尚存争议且人们知之甚少的卡宾碳。

石墨最早由德国矿物学家A.G.Werner（1749~1817）命名。自然界中产出的石墨外观呈现出钢灰色或黑色，形状主要有鳞片状和土状两类，还有部分以块状形式产出。其化学成分主要是碳，天然产出的石墨成分纯净的很少，其中常包含SiO2、Al2O3、FeO以及粘土、沥青等杂质。

石墨矿床的形成需要具备以下两个主要条件：大量的碳，即碳质要集中，它们是形成石墨的主要原材料；合适的热力学条件，例如相当高的温度，好比是工厂中用于生产的机器需要合适的工作参数和加工环境。

全球石墨资源分布广泛，美国地质调查局最新发布的《世界矿产品概要2019》中的数据显示，全球范围内的石墨储量主要分布在土耳其、中国、巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度、越南等国。其中晶质石墨主要分布在中国、巴西、莫桑比克、乌克兰、马达加斯加等地，隐晶质石墨主要分布在土耳其、印度、墨西哥等地。

我国是传统的石墨生产和消费大国。石墨属于不可再生资源，是我国的优势矿种，我国在2016年12月将晶质石墨列入国家战略性矿产目录。根据自然资源部最新发布的《中国矿产资源报告2019》显示，我国晶质石墨查明资源储量为4.37亿吨，主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、吉林和湖南5个省（区）。我国已发现的石墨矿床总体上可分为三种类型：区域变质型，如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东省青岛市莱西南墅石墨矿、内蒙古自治区乌兰察布市兴和石墨矿等；接触变质型，如湖南省郴州市鲁塘石墨矿，吉林省吉林市磐石烟筒山石墨矿等；岩浆热液型，如新疆维吾尔自治区昌吉苏吉泉石墨矿，巴音郭楞蒙古自治州尉犁县托克布拉克石墨矿等。

石墨的用途也颇为广泛。石墨具备良好的导电、导热、润滑、耐磨，以及耐高温、抗腐蚀、防辐射等诸多优良性能，能用于制造各种产品，被广泛用于国民经济的各个行业，可谓是材料界的“百变星君”。在传统行业中，石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等，应用于耐火材料和钢铁工业。由于洁净钢及超低碳钢的发展，以及节能降耗的要求，开发低碳耐火材料已成为必然趋势，石墨在炼钢领域的用量正逐步降低。

在新能源领域，石墨可作为锂离子电池的负极材料。负极材料对石墨性能要求较高，通常需要将石墨球形化以后，提纯到99.9%以上。在核能领域，天然石墨也发挥着重要作用，球床式高温气冷堆的球形燃料元件中，天然石墨占据64%的比例。

石墨烯是近年来的热点新型碳材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年首次发现了石墨烯，他们也因此荣获了2010年的诺贝尔物理学奖。我国目前已经实现以天然石墨为原料，通过氧化石墨-还原法制备石墨烯粉体的工业化量产过程，并在防腐涂料、导热膜等领域有较好的应用效果。未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入，有望成为各个重大领域不可或缺的应用材料。

“工业味精”——锡矿的开发利用

田敏 张红新

地壳中锡的平均含量只有0.004%，属于比较稀贵的金属。目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种，其中具有工业意义的主要矿物为：锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。地球上锡矿主要呈带状分布在东南亚和东亚两大锡矿带，东南亚锡矿带北起缅甸的掸邦高原，沿缅泰边境向南延伸到印度尼西亚。东亚锡矿带西起中国云南个旧，延伸至广西，南起朝鲜，经中国延伸至俄罗斯。中国居于东亚锡矿带的主要区域，因此成为全球锡资源储备第一大国。近年来数据显示，全球锡储量共约480万吨，中国拥有150万吨，印尼80万吨，巴西70万吨，玻利维亚40万吨，澳大利亚37万吨。

我国锡矿资源分布较为集中，主要分布在云南、广西和湖南三个省（区），三个省（区）锡精矿产量合计约占全国总产量的90%。目前，世界上有20多个国家开采锡矿，自1993年以来中国锡精矿产量一直居于世界第一。

我国锡矿资源按照矿物组成不同分为三类：原生锡矿、砂锡矿和其他类型锡矿石，储量分别为92.88%、0.80%和6.32%。原生锡矿主要分布在广西和云南，合计占总累计查明储量的83.06%。目前，工业生产中锡矿选厂根据资源类型的不同，共有7种方法处理矿石，分别为重选、单一浮选、浮-重-浮、浮-磁-重、重-浮-磁、重-磁-浮、重选-浮选，重选法处理矿石量最多，单一浮选法处理的原矿品位最高。我国资源量最大的原生锡矿和砂锡矿主要采用重选工艺，使用的机械设备有跳汰、摇床、溜槽及离心机等重选设备。我国虽然锡矿储量丰富，但品位较低，主要集中在0.1%~1%之间。国内矿山企业着力提高锡矿伴生资源综合利用水平，通过科学制定选矿工艺，回收共伴生组分11种元素，包括镉、硫铁矿、镍、铅、锑、铁、铜、钨、锌、铟、银。

锡最大的优点是可以100%回收，符合环保、节能、节约资源的国家战略，国家不断出台多项政策鼓励扩大锡的应用领域。近几年，我国电子产品出口日益增多，在欧盟《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》发布实施后，欧洲将强制步入无铅化电子时代。中国电子无铅化趋向势在必行，预计我国在锡焊料领域中消费量年增长率将在10%左右；塑料工业生产因环保要求，将扩大锡热稳定剂的使用；硫酸亚锡作为新型绿色环保水泥的添加剂，在近几年发展较快。随着我国汽车、钢铁、机械制造业和矿山工业的发展，锡的使用量会逐步增加，锡产业将迎来长期良好的发展前景。

你了解氟中毒吗？

冯乃琦 张永康 曹耀华

氟在自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关，主要分布在人的骨骼、牙齿、指甲和毛发中。氟是与人体健康密切相关的必需微量元素，但若摄入过量就会引起氟中毒，氟污染还可以使动植物中毒，影响农牧业生产。我国地方性氟中毒病区分布广、病情重，遍及29个省、市、自治区。全国有病区县1314个，病区村10万余个，受威胁人口超过1亿人。

一、什么是地方性氟中毒？

地方性氟中毒，是指在自然条件下，人们长期生活在高氟环境中，主要通过饮水、空气或食物等摄入过量的氟而导致全身慢性蓄积性中毒。

二、地方性氟中毒的危害是什么？

地方性氟中毒是一种慢性全身性疾病，主要表现在牙齿和骨骼上。对牙齿的损害主要表现为氟斑牙。主要危害为7~8岁以下的婴幼儿，一旦形成残留终生。

对骨骼的损伤会引起氟骨症，主要表现腰腿及全身关节麻木、疼痛、骨关节变形，出现弯腰和驼背，最后发生功能障碍，乃至瘫痪。另外还可能对神经系统产生障碍，对肌肉、肾脏、甲状腺、甲状腺旁腺等产生不同程度的损害。

三、大气、土壤和水中的氟是从哪里来的？

大气中的氟：大气中氟的人为来源主要是工矿业的生产过程和煤炭燃烧的排放，以气态和颗粒形式将氟化物释放到环境中。

土壤中的氟：土壤中氟的来源主要有3个途径：岩石中含氟矿物的风化；火山喷发进入大气的含氟化合物经干湿沉降进入土壤；人类工业活动。据估计，我国磷肥厂一年排放10多万吨氟，砖瓦厂排氟量达50万吨以上。此外，钢铁、制铝、化学磷肥、玻璃、陶瓷、氟化工等工业以及燃煤过程中排放的含氟三废，数量也极高。

水中的氟：萤石和磷灰石的溶解是地下水中氟的主要来源，黑云母、角闪石以及含蛭石、高岭石和蒙脱石的黏土矿物也是其来源之一。

四、地方性氟中毒有哪几种类型？

根据氟的来源和摄氟途径不同，将地方性氟中毒分为三大类：饮水型氟中毒、燃煤污染型氟中毒、饮茶型氟中毒。

五、地方性氟中毒临床表现有哪些？

氟中毒最突出的表现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引起氟骨症，出现全身关节疼痛，四肢或躯干麻木，手足抽搐、僵硬，严重时还有关节活动困难，弯腰驼背，胸廓变形，甚至不能直立行走，丧失劳动能力。

六、影响氟中毒发病的主要因素有哪些？

一是摄氟量：摄氟量高，发病率高，病情严重。二是营养条件：蛋白质、钙和维生素有抗氟保护机体的作用。三是饮水中的化学成分及硬度。饮水中的钙和镁可降低人体对氟的吸收，促进氟从体内排泄，减少氟对机体的危害。饮水的碱度增强可使氟的活性增强，有利于氟的吸收和增加氟的毒性。四是抗氟元素的摄入，如钙、镁、铝、硼、锌、硒、铜、钼、铁等，可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性，从而提高机体抗氟能力，降低氟的毒性。五是生活、饮食习惯与燃煤污染型和饮茶型地方性氟中毒有着极为密切的关系。

七、氟中毒的预防措施有哪些？

饮水型氟中毒病区预防的根本措施是降低水氟含量，使之达到生活饮用水卫生标准。

一是改换水源。在有条件的地区采用引水、打深井等措施，使病区群众改用低氟水源。二是在干旱地区，可利用物理、化学方法除去水中过量的氟，使之达到生活饮用水卫生标准的要求。常用的方法有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附过滤法、骨炭过滤法等。三是饮茶型氟中毒病区要大力宣传高氟茶的危害，使病区广大群众认识到高氟对人体健康危害的严重性，自觉改变不良的饮茶习惯，增强自我防病能力。

八、地方性氟中毒该如何治疗？

地方性氟中毒由于发病机理不太清楚，目前尚未研究出根本有效的治疗方法，只能对症或缓解某些症状，减轻病人痛苦。

一是切断氟源，减少机体摄氟量。根据病区类型和特点，采取不同措施，把环境介质中的氟含量降到或控制在国家标准范围内，减少机体摄氟量。

二是减少机体对氟的吸收。利用某些元素与氟的亲和力与氟离子结合，形成新的难溶性盐，不能被机体吸收利用，如铝、硼、钙等元素。

三是促进体内氟的排泄。体内氟主要从肾脏排泄，某些药物和元素能促进氟从机体排出。如甘草和维生素C，两者对增强体内新陈代谢、加强利尿解毒有一定作用。

四是改善生活条件。生活条件和营养状况对地方性氟中毒的发生与发展有直接影响，改善生活条件，增强机体抵抗力，补充必要的营养，有利于减轻发病和提高疗效。

五是对症治疗。地方性氟中毒患者常出现疼痛、麻木、抽搐，以及消化系统、神经系统障碍等症状，可给以镇静、镇痛、助消化等药物，解除患者痛苦。

九、刷牙会导致氟中毒吗？

我国居民氟的适宜摄入量应在1.0到1.5毫克之间，可耐受最高摄入量为3毫克，超过此安全限值，氟就会在体内积蓄，引起氟中毒。我国牙膏含氟量标准是：成人牙膏0.05%～0.15%。如果使用1克的含氟牙膏（约1厘米长的膏体），每天刷牙2次，氟总量只为2～3毫克。刷牙后吐掉泡沫，已经吐掉了大部分的氟，剩下吞咽到体内的氟只是很少的一部分，不会对人体产生伤害。

对于儿童，特别是6岁以下的儿童，由于吞咽反射比较差，容易在刷牙时吞入牙膏，要注意防止氟摄入过量。一方面，儿童应该使用含氟量更少的儿童牙膏，并且每天刷牙不超过2次。另一方面，家长要监督孩子刷牙，鼓励他们吐出泡沫，不要吞咽。偶尔发生的吞入不用过于担心，因为即使是使用含氟1500毫克/千克的牙膏，1岁儿童也要一次服下33克才会达到可能中毒量。

近日，自然资源部中国地质调查局地学文献中心依托中国地质调查“地学情报综合研究与产品研发”二级项目，翻译的《页岩气勘探与环境和经济影响》一书正式出版。

该书原著由A.M.Dayal博士与Devleena Mani博士合作编撰，Elsevier出版发行。该书系统总结了页岩气勘探开发的理论、技术，及其对环境和经济方面的影响，列举了页岩气生产国和前景国的页岩气开发案例，对国内页岩气的理论研究和勘探开发工作具有一定的参考价值。

据国际能源署发布的《世界能源展望2017》，到2040年，全球能源需求将增加30%，天然气将占全球能源需求的四分之一，成为全球能源结构中仅次于石油的第二大燃料。天然气需求增长的80%来自于发展中国家，主要是中国、印度和其他亚洲国家。页岩气在世界范围内广泛分布，储量巨大，有很好的发展潜力。美国页岩气开发的突破，引发了全球对页岩气勘探开发的广泛关注。在严重依赖煤炭的国家，且在缺乏可再生的替代能源的情况下，天然气会发挥重要的作用。中国、印度这样的能源消费大国为了满足能源需求，降低能源对外依存度，必须克服很多困难开发本土页岩气。页岩气开发导致的环境问题也不容忽视，如淡水资源的大量消耗、压裂液对环境的潜在危险以及频繁压裂可能引发邻近地区地震等。

随着全球页岩气勘探和开发活动的增加，人们对地质、地球化学、地球物理方面的基本认识，以及页岩气开发对环境及经济的影响比以往任何时候都更加重要。相关方面的专著也相继出版，但北美以外专家关于页岩气的论著并不多见。与中国一样，印度是亚洲另一个潜在的页岩气生产大国及能源需求大国。选取印度油气专家所编写的书籍，对中国而言更具可比性及参考价值。

基于以上原因，地学文献中心（中国地质图书馆）组织人员对Shale gas: Exploration and Environmental and Economic Impacts一书进行了翻译。该书共分10章，第1-4章介绍了页岩地质、沉积与成岩作用、有机质来源及盆地结构和构造；第5章探讨了页岩的地球化学和地球物理特征；第6章介绍了水力压裂过程；第7章提供了页岩气生产国和具有潜在生产能力国家的研究案例；第8-9章分别总结了页岩气开采的环境和经济影响；第10章则对下个世纪页岩气前景进行了展望。全书涵盖了页岩地质、沉积与成岩作用、油气资源与储层性质、盆地结构和构造、勘探技术、水力压裂、页岩气生产对环境和经济的影响以及页岩气的未来全球需求等主题。可供从事页岩气理论研究和勘探开发的科研技术人员阅读，也可供从事新能源研究的人员及石油院校相关专业师生参考。